Malmeström var domprost i Strängnäs 1938–43, i Göteborg 1943–50, och biskop i Växjö stift 1950–62. Han var teologiskt påverkad av ungkyrkligheten och J.A. Eklund. Malmeström var en stor kännare av Linné och utgav bl.a. Carl von Linnés religiösa åskådning (1926) och Carl von Linné (1964).